KR20020046972A - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

분위기에 노출된 마이크로파 유입창(4)의 일측 상에, 슬롯(11a) 및 공진 유닛(3)을 가지는 슬롯판(11)이 제공된다. 상기 슬롯판(11) 및 상기 공진 유닛(3)은 선형 가이드(12, 13)에 의하여 처리 챔버(6)에 대해 활주할 수 있도록 일체로 배치된다. 이러한 방법으로, 매우 균일한 플라즈마 처리를 수행하며 플라즈마 생성 특성이 매우 우수한 플라즈마 처리 장치가 제공될 수 있다.

Description

플라즈마 처리장치{Plasma Processing Apparatus}

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 예를 들면 반도체 소자 또는 액정 디스플레이 소자 제조용으로 사용되는 에칭, 막 증착 및 에싱 장치 등과 같은 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

마이크로파에 의한 플라즈마 처리는 예를 들면 반도체 소자 또는 TFT(박막 트랜지스터) 액정 디스플레이 소자용 저온 플라즈마 처리에 적용할 수 있는 것 등과 같이 현재 주의를 끌고 있다. 여기서 중요한 것은 그러한 플라즈마 처리가 기판에 대해 균일하게 수행된다는 것이다. 게다가, 0.133 Pa 이하의 낮은 가스압 조건 하에서는, 방전이 시작되기 어려운 경향이 있다. 이러한 경향은 특히 높은 이온화 전압을 가진 가스가 사용될 때 뚜렷하다.

이러한 문제들은 균일한 플라즈마를 달성하기 위한 방법을 기술한 일본 특허 공개 제5-36641호 및 제2000-91097호 및 플라즈마 생성 특성을 개선시키기 위한 방법을 기술한 일본 특허 공개 제9-232099호에 개시된 바와 같이 다루어진다.

일본 특허 공개 제5-36641호에 개시된 방법은 아래에서 설명된다.

도13은 일본 특허 공개 제5-36641호에 개시된 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도이다. 도13을 참조하면, 챔버 본체(101) 및 유전체판(103)은 대기로부터 처리 챔버(100)를 분리시키기 위해 (도시되지 않은)O-링에 의해 밀폐된다. 처리 챔버(100) 내부의 에어는 소정의 진공 압력에 도달될 때까지 (도시되지 않은)배기 장치에 의해 방출된다. 그 다음, 처리 가스는 가스 입구(109)로부터 처리 챔버(100) 내로 공급된다. (도시되지 않은)마이크로파 생성기에 의해 생성된 마이크로파는 그 후 도파관(106)을 통하여 마이크로파 교반 챔버(102) 내로 공급된다. 임펠러(108)는 구동 모터(107)에 의해 회전되어 마이크로파 교반 챔버(102) 내에 마이크로파를 교반 및 분산시킨다. 상기 교반된 마이크로파는 유전체판(103)을 통하여 처리 챔버(100) 내로 통과되게 된다. 그리하여 상기 처리 가스는 여기되어 플라즈마를 생성시킨다. 이 플라즈마는 기판 홀더(104)에 고정된 기판(105)을 플라즈마 처리하는데 사용된다.

일본 특허 공개 제2000-91097호는 아래에 논의된 바와 같은 기술을 개시한다.

도14 및 15는 각각 일본 특허 공개 제2000-91097호에 개시된 플라즈마 처리 장치 구성의 개략 평단면도이다. 도14 및 15를 참조하면, 처리 챔버(100) 내부의 에어는 소정의 진공 압력에 도달될 때까지 (도시되지 않은)배기 장치에 의해 방출되며, 그 후 처리 가스가 가스 입구(109)로부터 공급된다. 마이크로파 생성기(122)에 의해 생성된 마이크로파는 도파관(114) 및 유전체 라인(115)을 통하여 처리 챔버(100)의 상단으로 안내된다. 유전체 라인(115)으로부터 방사된 마이크로파가 마이크로파 유입창(116) 뿐만 아니라 상호 적층된 3개의 판으로 형성된 마이크로파 분산판(120)을 통하여 처리 가스로부터 플라즈마를 생성시키기 위하여 처리 챔버(100) 내로 통과하게 된다. 그 다음, 기판 홀더(104)에 고정된 기판이 플라즈마 처리된다.

마이크로파 분산판(120)은 2개의 유전체판(117, 119) 및 상기 2개의 유전체판 사이에 일정한 간격으로 정렬된 복수의 알루미늄 박막 시트(118)로 구성되며, 이 마이크로파 분산판(12)은 상기 마이크로파를 분산시키는 역할을 한다.

일본 특허공개 제9-232099호는 아래에 논의된 바와 같은 기술을 개시한다.

도16은 일본 특허공개 제9-232099호에 개시된 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도이다. 도16을 참조하면, 처리 챔버(100) 내부의 에어는 소정의 진공 압력에 도달될 때까지 (도시되지 않은)배기 장치에 의해 배기되고 그 다음에 처리 가스가 가스 입구(109)로부터 공급된다. 마아크로파 생성기(123)에 의해 생성되는 마이크로파는 매칭 유닛(125)을 거쳐 도파관(124)을 통하여 마이크로파 유입창(126)의 상부로 안내된다. 그 다음, 상기 마이크로파는 유전체로 만들어진 마이크로파 유입창(126)을 통과하여 처리 챔버(100) 내로 방사된다. 처리 챔버(100)에 대면하는 마이크로파 유입창(126)의 일측 상에, 만입부(126a)가 제공된다. 가스 입구(109)으로부터 처리 챔버(100) 내로 공급된 상기 처리 가스는 플라즈마를 생성시키기 위해 마이크로파 유입창(126)으로부터 방사된 마이크로파에 의해 여기된다. 그 다음, 기판 홀더(104) 상의 기판(105)이 플라즈마 처리된다.

마이크로파 유입창(126)을 변형시키는 만입부(126a)는 플라즈마 집중을 생성시킬 수 있어서, 플라즈마 생성 특성이 개선될 수 있다.

그러나, 상기 방법들이, 500 ×500 mm에서 1m ×1m까지 범위의 사이즈의 기판을 가지는 TFT 액정 디스플레이 소자에 사용될 때, 상술된 방법들에 의하여 상기 플라즈마 처리가 균일하게 형성하는 것은 어렵다. 이리하여 상술된 각 방법에는 문제가 있다.

일본 특허 공개 제5-36641호의 장치에서, 마이크로파는 임펠러(108)에 의해 교반되고 그 다음 처리 챔버(100) 내로 공급된다. 이것은 원형 기판(105)에 대해서 어느 정도 효과적이다. 그러나 직사각형 기판에 대해서는 마이크로파 균일성이 불만족스럽다. 또한, 작은 면적의 기판에 대하여는 임펠러(108)가 마이크로파를 거의 균일하게 적용하는데 효과적으로 사용된다 하더라도, 그러한 마이크로파는 큰 면적의 직사각형 기판에 적용하는 것은 어렵다. 다시 말해, 마이크로파를 처리 챔버(100) 내로 균일하게 공급하는데 사용될 수 있는 교반 챔버(102) 및 임펠러(108)를 설계하는 것은 상당히 어렵다.

복수의 교반 챔버(102) 및 임펠러(108)가 제공될 수도 있다. 그러나 임벨러(108)의 제어 및 유지 보수에 관한 문제들이 발생하게 된다.

일본 특허 공개 제2000-91097호의 장치에는 마이크로파가 마이크로파 분산판(120)에 의해 분산된다. 마이크로파 분산판(120)의 성능은 두 유전판(117, 119) 사이의 알루미늄 시트(118)의 두께 및 배열에 의하여 결정된다. 그러나, 마이크로파를 분산시키고 균일하게 공급하기 위하여 알루미늄 시트의 두께 및 배열을 최적화하는 것은 성취하기 어려운 일이다. 게다가, 큰 면적 기판들에 적용 가능한 마이크로파 분산판(120)을 제조하는 것은 어렵다.

이 플라즈마 처리 장치는, 상기 마이크로파가 공급되는 유전체 라인(115)을 사용한다. 유전체 라인(115)은, 기판(105)보다 더 큰 사이즈의 방사판으로부터 챔버(100) 내로 상기 마이크로파를 방사하기 위하여 생성기(122)에 의해 생성된 마이크로파를 처리 챔버(100)의 상부까지 안내한다. 유전체 라인(115)은, 생성기(122)의 출력 개구의 폭에 대응하는 한 단부에서의 폭으로부터 마이크로파 방사부의 폭에 대응하는 다른 단부에서의 폭까지 증가하는 폭을 가지는 테이퍼된 부분(T)을 포함하는, Teflon(등록 상표명)과 같은 유전체로 만들어진다. 상기 전파 모드의 변화 없이 마이크로파를 전송하기 위하여, 유전체 라인(115)의 테이퍼된 부분(T)은 점차적으로 테이퍼되어야 한다. 다음으로, 유전체 라인(115)을 큰 면적 기판에 적응시키기 위하여, 테이퍼된 부분(T)이 상당히 길게 만들어진다. 결과적으로, 상기 장치가 큰 기판(105)에 사용될 때, 상기 장치는 설비 영역을 크게 차지하기 위해 크기가 증가하게 된다.

일본 특허 공개 제9-232099호의 장치에서, 도16에 도시된 바와 같이 플라즈마 생성 특성을 개선하기 위하여 처리 챔버(100)와 대면하는 마이크로파 유입창(126)의 측부에 만입부(126a)가 제공된다. 만입부(126a)는 처리 챔버(100) 내에서 플라즈마 생성을 촉진하기 위하여 만입부(126a) 근처에서 높은 필드 강도 영역이 생성되도록 하는데 활용된다.

상기 장치에서 높은 필드 강도 영역이 존재하게 되면 플라즈마 생성 특성을 확실히 개선시킨다. 그러나, 상기 필드 강도가 높은 영역은 플라즈마가 생성된 후에도 만입부(126a) 근처에 남아 있게 된다. 따라서, 이러한 영역에서의 플라즈마 밀도는 높고, 그것은 플라즈마를 균일하게 분포시킬 수 없게 하고 그리하여 기판(105)에 대한 플라즈마 처리를 균일하게 수행할 수 없게 한다.

본 발명의 목적은 플라즈마 처리에서 높은 균일성을 달성하는 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 개선된 플라즈마 생성 특성을 가지는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 플라즈마 처리 장치는 처리 챔버, 마이크로파 공급 유닛, 슬롯판, 및 활주 유닛을 포함한다. 상기 처리 챔버는 플라즈마로 처리를 하기 위하여 제공된다. 상기 마이크로파 공급 유닛은 발진된 마이크로파를 상기 처리 챔버 내로 공급하기 위해 마이크로파를 발진시키는 공진 유닛을 가진다. 상기 슬롯판은 상기 공진 유닛 및 상기 처리 챔버 사이에 제공되며 발진된 마이크로파를 상기 처리 챔버로 통과시키기 위한 개구를 포함한다. 상기 활주 유닛은 상기 공진 유닛 및 상기 슬롯판을 상기 처리 챔버에 대해 모두 함께 활주하게 한다.

본 발명의 일 태양에 따른 상기 플라즈마 처리 장치는 균일한 플라즈마 처리를 달성하기 위하여 상기 공진 유닛 및 슬롯판을 함께 활주하게 한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 플라즈마 처리 장치는 처리 챔버, 마이크로파 공급 유닛, 제1 슬롯판, 제2 슬롯판, 슬롯판 구동 유닛, 및 활주 유닛을 포함한다. 상기 처리 챔버는 플라즈마로 처리를 하기 위하여 제공된다. 상기 마이크로파 공급 유닛은 발진된 마이크로파를 상기 처리 챔버 내로 공급하기 위해 마이크로파를 발진시키는 공진 유닛을 가진다. 상기 공진 유닛과 처리 챔버 사이에 제공된 상기 제1 슬롯판은 상기 발진된 마이크로파를 상기 처리 챔버로 통과시키기 위한 복수의 제1 개구를 포함한다. 상기 제2 슬롯판은 상기 제1 개구의 각각의 위치들에 대응하여 각각의 위치들에 제공되는 복수의 제2 개구를 포함한다. 상기 슬롯판 구동 유닛은 상기 처리 챔버 내의 플라즈마 상태에 따라 제1 슬롯판에 대해 상기 제2 슬롯판을 활주시킨다.

본 발명의 또 다른 태양에 따른 상기 플라즈마 처리 장치는 균일한 플라즈마 처리를 달성하기 위하여 상기 공진 유닛 및 슬롯판을 함께 활주하게 한다. 또한, 상기 플라즈마 처리 장치는 상기 제1 슬롯판에 대해 활주 가능한 상기 제2 슬롯판을 가지고, 그리하여 총 개구 슬롯의 수는 상기 플라즈마가 생성될 때 감소될 수 있고, 그것은 플라즈마 생성을 촉진시킨다.

바람직하게, 본 발명의 상기 또 다른 태양에 따르면, 상기 제2 개구는 상기 제2 슬롯판이 활주하는 활주 방향으로 큰 개구 치수를 가지는 큰 치수의 개구 및 상기 활주 방향으로 작은 개구 치수를 가지는 작은 치수의 개구를 포함한다. 상기 플라즈마가 생성될 때, 상기 제2 슬롯판은 상기 큰 치수 개구가 제1 개구들 중 임의의 하나와 중첩하는 것을 허용하고 상기 작은 치수 개구가 제1 개구들 중 어떤 것에도 중첩하지 않도록 위치된다. 플라즈마 생성이 확인된 후, 상기 제2 슬롯판은 큰 치수 개구 및 작은 치수 개구가 상기 제1 개구들과 각각 중첩하는 것을 허용하도록 위치된다.

상기 플라즈마가 생성되려고 할 때, 노출된 개구의 수가 감소되게 되어 플라즈마 생성을 보장하는 파워집중을 생성시킨다. 상기 플라즈마가 생성된 후, 상기 생성된 플라즈마가 유지되고 한편 노출된 개구의 총 수는 증가된다. 그 때, 상기 파워가 균일하게 공급되어 상기 플라즈마에 의하여 균일하게 기판을 처리하게 된다.

바람직하게, 본 발명의 일 태양 및 다른 태양에 따르면, 상기 처리 챔버 내에서의 플라즈마 상태를 검출하는 플라즈마 상태 검출 유닛이 더 제공된다. 상기 플라즈마 상태 검출 유닛으로부터 공급된 플라즈마 상태에 대한 정보에 따라, 상기 활주 유닛에 의해 상기 공진 유닛이 활주하는 속도가 변화될 수 있다.

이리하여, 상기 공진 유닛의 상기 활주 속도는 상기 플라즈마에 의하여 기판을 균일하게 처리하기 위하여 상기 플라즈마 상태에 따라 조절된다.

바람직하게, 본 발명의 일 태양 및 다른 태양에 따르면, 상기 플라즈마 상태 검출 유닛으로부터 공급된 플라즈마 상태에 대한 정보에 따라, 상기 마이크로파 공급 유닛에 의해 상기 처리 챔버 내로 공급되는 마이크로파의 강도가 조절된다.

상기 플라즈마 상태에 따른 상기 공급된 마이크로파의 강도 조절은 상기 플라즈마에 의하여 기판을 균일하게 처리하는 것을 가능하게 한다.

바람직하게, 본 발명의 일 태양 및 다른 태양에 따르면, 상기 플라즈마 상태 검출 유닛은 플라즈마 방사 강도를 측정하기 위한 부품이다.

그리하여, 상기 플라즈마 상태는 상기 플라즈마 방사 강도에 의하여 용이하게 검출될 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 공진 유닛 및 상기 슬롯판이 상기 활주 유닛에 의해 활주하는 거리는 상기 개구들 사이의 피치보다 더 작게 만들어진다.

상기 활주 간격은 상기 개구 피치보다 더 작고 그리하여 기판은 상기 플라즈마에 의하여 균일하게 처리될 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 다른 태양에 따르면, 상기 공진 유닛 및 상기 제1 슬롯판이 상기 활주 유닛에 의해 활주하는 거리는 상기 제1 개구들 사이의 피치보다 더 작게 만들어진다.

상기 활주 간격은 상기 제1 개구들 사이의 피치보다 더 작고 그리하여 기판은 상기 플라즈마에 의하여 균일하게 처리될 수 있다.

본 발명의 전술한 그리고 또다른 목적, 구성, 태양 및 효과는 수반되는 도면을 참조한 이하의 본 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한, 부분 단면을 포함하는 개략 사시도.

도2는 제1 실시예의 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 개략 단면도.

도3은 도2의 선 III-III을 따른 개략 단면도.

도4는 제1 실시예의 플라즈마 처리 장치와 상기 장치의 제어 시스템을 함께 도시한 개략 단면도.

도5는 제1 실시예에 따른 상기 플라즈마 처리 장치의 공진기 구동 유닛의 구성을 도시한 개략 사시도.

도6 내지 8은 제1 실시예의 플라즈마 처리 장치에 의해 실행된 연속적인 플라즈마 처리 단계를 각각 도시한 도면.

도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서 플라즈마가 생성될 때의 개략 단면도.

도10은 제2 실시예의 플라즈마 처리 장치에서 플라즈마 생성이 확인된 후의 개략 단면도.

도11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 개략 단면도.

도12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 개략 단면도.

도13은 일본 특허 공개 제5-36641호에 개시된 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 개략 단면도.

도14는 일본 특허 공개 제2000-91097호에 개시된 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 개략 단면도.

도15는 일본 특허 공개 제2000-91097호에 개시된 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 개략 평면도.

도16은 일본 특허 공개 제9-232099호에 개시된 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 개략 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 상부 챔버 뚜껑

11 : 슬롯판

11a : 슬롯

4 : 마이크로파 유입창

100 : 처리 챔버

115 : 유전체 라인

116 : 마이크로파 유입창

120 : 마이크로파 분산판

이제 본 발명의 실시예들이 도면을 참조로 하여 설명된다.

제1 실시예

도1-3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 챔버의 상부 뚜껑(1), 챔버 본체(2), 공진 유닛(3), 마이크로파 유입창(4), 기판 홀더(7), 슬롯판(11), 선형 가이드(12, 13), 도파관(14), 유전체판(16) 및 유전체판 고정 부재(18)를 포함한다.

상부 챔버 뚜껑(1)이 챔버 본체(2)의 상부에 제공되고, 상부 챔버 뚜껑(1) 및 챔버 본체(2)가 O-링으로 밀폐된다. 상부 챔버 뚜껑(1)에는 슬릿형 개구(1a)가 형성된다. 마이크로파 유입창(4)은 굵은 종방향 선으로 역 "T"형 단면을 가지는 SiO₂, Al₂O₃및 AlN 등과 같은 유전체로 형성되고, 개구(1a) 내에 제공된다. 상부 챔버 뚜껑(1) 및 마이크로파 유입창(4)이 O-링(10)으로 밀폐된다. O-링(10)은 이리하여 O-링(9)과 함께 반응챔버(6) 내에서 기밀 상태를 유지한다.

진공에 노출된 상부 챔버 뚜껑(1)의 일측 상에, SiO₂, Al₂O₃및 AlN 등과 같은 유전체로 형성된 유전체판(16)이 제공된다. 금속판으로 형성된 유전체판 고정 부재(18)가 유전체판(16)의 주연부 주위로 제공되고 상단챔버 뚜껑(1) 상에서 유전체판(16)을 지지하기 위하여 상부 챔버 뚜껑(1)에 고정된다.

상기 분위기에 노출된 상부 챔버 뚜껑(1)의 다른 측 상에, 마이크로파 유입창(4)의 상부 표면을 덮도록 슬롯판(11)이 제공된다. 마이크로파 유입창(4)의 표면을 부분적으로 노출시키도록 슬롯판(11)에 복수의 슬롯(11a)이 제공된다. 슬롯판(11)을 덮도록 공진 유닛(3)이 상부 챔버 뚜껑(1) 상에 제공된다. 슬롯판(11)이 공진 유닛(3)에 고정되고 공진 유닛(3)이 선형 가이드(13)를 경유하여 상부 챔버 뚜껑(1)에 이동가능하게 부착된다.

도파관(14)은 선형 가이드(12)를 경유하여 공진 유닛(3)의 상부에 연결된다. 공진 유닛(3), 상부 챔버 뚜껑(1) 및 도파관(14)은 마이크로파가 누설되는 것을 방지하기에 충분한 금속 접촉부와 연결된다.

따라서, 공진 유닛(3)은 상부 챔버 뚜껑(1) 및 도파관(14)에 대해 화살표 A방향으로 슬롯판(11)과 함께 자유롭게 활주할 수 있고, 마이크로파는 누설되지 않고 도파관(14)으로부터 공진 유닛(3)으로 향하게 된다.

공진 유닛(3)은 (도시되지 않은)구동 유닛에 의하여 구동된다. 따라서, 공진 유닛(3)은 상부 챔버 뚜껑(1)에 대하여 자유롭게 위치될 수 있다.

가스 공급관(5)은 챔버 본체(2)에 제공된다. 반응가스는 가스 공급관(5)으로부터 처리 챔버(6) 내로 공급되고, 처리 챔버(6)의 내부는 (도시되지 않은)진공 펌프에 의하여 원하는 가스압으로 설정될 수 있다.

도파관(14)은 마이크로파 소스에 의해 생성된 마이크로파가 공진 유닛(3)으로 방향을 취하도록 (도시되지 않은)마이크로파 생성원에 연결된다.

챔버 본체(2)에서, 기판(8)을 고정시키는 기판 홀더(7)는 상부 챔버 뚜껑(1)의 진공 측 반대편에 제공된다.

슬롯판(11)이 슬롯(11a)을 가지지 않는다면, 공진 유닛(3) 내에 상기 마이크로파의 정상파가 생성된다. 따라서 슬롯(11a)은 상기 정상파의 안티노드(antinode) 바로 아래에 배치된다. 정상파의 안티노드는 정상파의 최대 필드 진폭의 위치를 의미한다. 공진 유닛(3)으로부터의 마이크로파는 슬롯(11a), 마이크로파 유입창(4) 및 유전체판(16)을 통하여 처리 챔버(6) 내로 방사된다. 그리하여 처리 챔버(6) 내로 공급된 반응가스는 플라즈마가 된다.

제1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 제어 시스템이 이하에 설명된다.

도4를 참조하면, 처리 챔버(6)에서 플라즈마 상태를 검출하기 위하여, 플라즈마 방사 강도 검출기(25)가 챔버 본체(2)의 벽에 제공된다. 상기 플라즈마 방사 강도 검출기(25)에 의하여 상기 플라즈마의 방사 강도가 검출될 수 있다.

플라즈마 방사 강도 검출기(25)로부터, 슬롯(11a)의 위치뿐만 아니라 공급될 마이크로파의 강도를 조절하는 제어 회로(28)로, 정보가 제공된다. 제어 회로(28)는 마이크로파 강도 및 슬롯(11a)의 위치에 대한 각각의 제어 신호를 마이크로파생성기(29)로 그리고 슬롯 위치 제어 회로(30)로 각각 공급한다. 마이크로파 생성기(29)는 제어 회로(28)로부터의 제어 신호에 따라 마이크로파를 생성시킨다. 슬롯 위치 제어 회로(30)는 제어 회로(28)로부터의 제어 신호에 따라 공진기 구동 모터 드라이버(31)를 통하여 구동 모터(26)를 구동시킨다. 따라서, 슬롯판(11) 및 공진 유닛(3)은 화살표(A) 방향으로 활주한다.

플라즈마 방사 강도 검출기(25)에 의해 검출된 방사 강도는 마이크로파 생성기(29)에 의해 생성된 상기 마이크로파의 강도를 조절하는데 사용된다. 특히, 공진 유닛(3)의 구동 속도가 조절된다. 예를 들면, 공진 유닛(3)은 방사 강도가 높을 때 감속 구동되는 반면, 상기 방사 강도가 낮을 때 가속 구동된다. 이리하여 제어 회로(28)는 마이크로파 생성기(29) 및 슬롯 위치 제어 회로(30)를 제어하여 기판(8)이 균일하게 처리될 수 있도록 한다.

공진 유닛(3) 및 슬롯판(11)을 활주하게 하는 구동 메커니즘이 이하에 특히 기술된다.

도5를 참조하면, 선형 가이드(12, 13)에 의하여 공진 유닛(3)이 화살표(A) 방향으로 자유롭게 이동될 수 있다. 공진 유닛(3)의 일 단부에는 래크(3a)가 제공되고 구동 모터(26)에 연결된 피니언(27)은 래크(3a)와 맞물린다. 이리하여, 공진 유닛(3)은 모터(26)의 구동력에 의하여 구동된다. 또한, 모터(26)의 회전방향이 소정 속도로 그리고 소정의 시간 간격으로 역회전하여 전후방으로 공진 유닛(3) 및 슬롯판(11)을 활주하게 하고 따라서 처리 챔버(6) 내에서 상기 플라즈마 밀도가 높은 부분을 활주하게 한다.

이리하여 공진 유닛(3) 및 슬롯판(11)은 도6 내지 8과 관련하여 이하에 설명된 바와 같이 기판(8)을 균일하게 플라즈마 처리하기 위하여 활주할 수 있게 된다.

유전체판(16) 및 유전체판 고정 부재(18)는 설명하기 쉽게 하기 위하여 도6 내지 도8에 도시되지 않는다.

도6을 참조하면, 슬롯판(11)의 상태는 도면에서 왼쪽으로 활주하는 지는 것으로 도시된다. 슬롯판(11)의 이러한 상태가 유지되면서, 처리 가스는 처리 챔버(6) 내로 공급되고, 그 후 마이크로파가 슬롯(11a)으로부터 공급되어 마이크로파 유입창(4)을 통하여 처리 챔버(6) 내로 방사되게 되어, 처리 가스는 플라즈마가 된다. 결과물인 플라즈마 가스는 기판(8)에 처리되는 막(8b)을 에칭하는데 사용된다. 기판(8) 평면 내에서 에칭 정도는 생성된 플라즈마의 밀도 분포에 따라 변화한다. 따라서, 에칭된 부분은 그 중심이 슬롯(11a) 바로 아래에 배치된다. 상기 에칭되는 막은 도6에 도시된 프로파일(20a)을 가진다.

도7을 참조하면, 공진 유닛(3) 및 슬롯판(11)이 상기 도면에서 오른쪽으로 활주한다. 따라서, 슬롯 위치(11a)들은 도면에서 오른쪽으로 이동하고 그리하여 마이크로파는 상기 오른쪽으로 이동된 위치로부터 방사된다. 결과적으로, 플라즈마의 밀도 분포가 슬롯(11a)의 이동에 따라 이동한다. 그 다음, 에칭된 막은 도7에 도시된 프로파일(20b)을 가진다.

도8을 참조하면, 슬롯(11a)은 추가로 도면에서 오른쪽으로 이동하여, 에칭되는 막의 프로파일(20c)을 제공한다. 이리하여 막은 거의 균일하게 에칭된다.

여기서, 슬롯(11a)의 피치는 ds(도6)로 나타내어지고, 막(8b)의 에칭된 부분의 폭은 Wp(도6)로 나타내어지고, 슬롯(11a)이 도6에서의 위치로부터 도8에서의 위치까지 활주하는 폭은 Ws로 나타내어진다. 그 다음, 처리될 막(20a)은 관계 Ws = dsㆍWp가 만족될 때 균일하게 에칭된다.

제1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치가 에칭 장치로서 사용될 때, 상기 장치는 이하에 기술된 바와 같이 동작한다.

도4를 다시 참조하면, 처리 챔버(6)의 내부는 (도시되지 않은)진공 펌프에 의하여 진공 상태로 유지된다. (도시되지 않은)마이크로파 생성기에 의하여 생성된 마이크로파는 도파관(14)을 통하여 공진 유닛(3)으로 공급되고 슬롯판(11)의 슬롯(11a)을 통과한다. 마이크로파 유입창(4) 및 알루미늄 등과 같은 유전체로 형성된 유전체판(16)이 마이크로파를 전송할 때, 슬롯(11a)을 통과한 상기 마이크로파는 상기 마이크로파 유입창(4) 및 유전체판(16)을 통하여 처리 챔버(6) 내로 전송된다.

상기 마이크로파가 처리 챔버(6) 내로 공급되기 전에, 필수 처리 가스가 반응 가스 입구(5)로부터 처리 챔버(6) 내로 제공되고, 처리 챔버(6) 내에서 소정의 가스 압력이 유지된다. 이 상태에서, 상기 마이크로파가 처리 챔버(6) 내로 향하게 되어, 처리 챔버(6) 내에서 플라즈마를 생성시킨다. 생성된 플라즈마는 슬롯(11a)으로부터 처리 챔버(6) 내로 방사된 마이크로파의 필드 강도에 따른 밀도를 가지게 된다. 다음, 상기 플라즈마 밀도는 슬롯(11a) 바로 아래 위치들에서 각각 높다.

플라즈마 방사 강도 검출기(25)는 플라즈마가 생성된 것을 확인한 후, 공진유닛(3) 및 슬롯판(11)이 함께 활주한다. 따라서 일정한 밀도 분포를 가지는 플라즈마가 활주하게 되고 이리하여 기판(8)이 균일하게 처리될 수 있다.

또한, 기판(8)은 공진 유닛(3)의 활주 속도 및 플라즈마 방사 강도 검출기(25)에 의해 검출된 플라즈마의 상태에 따라 마이크로파 생성기에 의해 생성된 마이크로파의 파워를 조절함으로써 더욱 균일하게 처리될 수 있다. 다시 말해, 플라즈마 방사 강도가 낮을 때, 상기 마이크로파 생성기에 의해 생성된 마이크로파의 파워는 증가되고 동시에 공진 유닛(3)의 활주 속도는 감소된다. 역으로, 플라즈마 방사 강도가 높을 때, 상기 마이크로파 생성기에 의해 생성된 마이크로파의 파워는 감소되고 동시에 공진 유닛(3)의 활주 속도는 감소된다. 선택적으로, 공진 유닛(3)의 활주 속도는 마이크로파 생성기에 의해 생성된 마이크로파의 파워가 조절된 후 조절되게 되거나, 상기 마이크로파 파워는 공진 유닛(3)의 활주 속도를 조절한 후 조절될 수 있다. 이리하여, 기판(8)은 더욱 균일하게 플라즈마 처리될 수 있다.

상술된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 균일한 플라즈마 처리(예를 들면, 에칭)를 제공할 수 있다.

제2 실시예

도9를 참조하면, 제2 실시예는 그것이 제1 실시예의 구성에 제2 슬롯판(32)을 추가로 포함한다는 점이 제1실시예와 다르다. 제2 슬롯판(32)이 제1 슬롯판(11)의 상측에 제공되고 슬롯판 활주 기구(34)에 의하여 제1 슬롯판(11)에 대해 활주할 수 있도록 형성된다. 제2 슬롯판(32) 내에 제공된 두가지 형태의 슬롯(32a, 32b)은 도면에서 측방으로 개구 치수가 서로 다르다.

슬롯(32a)은 제2 슬롯판(32)이 활주하는 방향에서 슬롯(11a)보다 더 길다. 그 다음, 제2 슬롯판(32)이 활주한다 하더라도, 슬롯(32a) 및 슬롯(11a)은 하나의 개구를 제공하도록 중첩된다.

슬롯(32b) 및 슬롯(11a)은 동일한 모양을 가지거나, 슬롯(32b)이 슬롯(11a)보다 약간 더 길다. 그래서, 슬롯(32b) 및 슬롯(11a)은 제2 슬롯판(32)이 도면에서 오른쪽 및 왼쪽 방향 중 어느 한 방향으로 활주하는 경우 개구를 형성하도록 중첩된다.

다른 구성 부품은 상술된 제1 실시예와 대체로 유사하다. 동일한 부품은 동일한 도면 부호에 의하여 나타내어지고 여기서 그 설명은 반복되지 않는다.

상기 제2 실시예에 따르면, 플라즈마가 생성될 때, 도9에 도시된 바와 같이 슬롯(32a) 및 슬롯(11a)이 중첩되고 슬롯(32b) 및 슬롯(11a)은 중첩되지 않는다. 플라즈마의 생성이 검출된 후, 도10에 도시된 바와 같이 슬롯(32a, 32b) 양자는 각각 슬롯(11a)에 중첩된다.

플라즈마가 생성될 때, 제2 슬롯판(32)이 제2 실시예에 따라 위치되므로 도9에 도시된 바와 같이 제2 슬롯판(32)의 슬롯(32a)만이 슬롯(11a)과 중첩되는 반면 슬롯(32b) 및 슬롯(11a)은 중첩되지 않는다. 마이크로파 유입창(4)의 더 작은 수의 개구가 공진 공간 내로 열려있는 상태에서 마이크로파가 공진 유닛(3) 내로 공급된다. 따라서, 더 높은 필드 강도의 마이크로파가 처리 챔버(6) 내로 방사되고, 그것은 플라즈마 생성을 촉진시킨다.

그 후 플라즈마 방사 강도 검출기(25)는 플라즈마가 생성되는 것을 검출한다. 따라서, 제어 회로(35)는, 플라즈마 방사 강도 검출기(25)로부터의 검출 신호에 따라 제2 슬롯판(32)이 활주하도록 슬롯판 활주 기구(34)를 지시한다. 이리하여 제2 슬롯판(32)은 도면에서 오른쪽으로 활주해서 도10에 도시된 상태로 된다.

도10을 참조하면, 제2 슬롯판(32)의 슬롯(32a, 32b)은 각각 슬롯(11a)과 중첩된다. 그래서, 공진 공간 내로 개방된 유전체창(4)의 총 개구 수는 도9에 도시된 것에 비교하여 증가될 수 있다. 또한, 상기 창 개구들은 큰 면적의 기판(8)에 균일하게 분포된다. 이 상태에서, 공진 유닛(3) 및 제1 및 제2 슬롯판(11, 32)이 기판(8)과 함께 활주한다. 따라서, 처리될 기판(8)의 임의의 부분이 플라즈마에 의하여 균일하게 처리될 수 있다.

상술된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마를 생성시키고 균일한 플라즈마 처리를 수행하는 데 사용될 수 있다.

제3 실시예

도11을 참조하면, 제3 실시예는 마이크로파 유입창의 형상이 제1 실시예와 다르다. 직사각형 구멍(1d)이 상부 챔버 뚜껑(1)에 제공된다. Al₂O₃등과 같은 유전체로 형성된 유전체판(마이크로파 유입창)(37)이 구멍(1d) 내에 끼워 맞춤되고 O-링(10)에 의하여 밀폐된다. 진공에 노출된 마이크로파 유입창(37)의 일측 상에는, 어떠한 유전체판도 그리고 그 유전체판을 지지하기 위한 어떠한 지지 부재들도 제공되지 않는다.

다른 구성 성분들은 상술한 제1실시예에서와 대체로 유사하다. 동일한 구성 부품들은 동일한 도면 부호로 나타내어지고 그 설명은 반복되지 않는다.

제3 실시예에 따르면, O-링(9, 10)은 처리 챔버(6) 내에서 진공 상태를 유지하는 역할을 하고, 마이크로파가 공진 유닛(3) 내로 안내된다. 슬롯판(11)의 슬롯(11a)으로부터 방사된 마이크로파가 유전체판(37) 내에서 분산되어 처리 챔버(6) 내로 방사된다. 따라서, 가스 입구(5)로부터 처리 챔버(6) 내로 제공된 처리 가스는 여기되어 플라즈마를 생성시킨다. 상기 플라즈마가 생성된 후, 공진 유닛(3) 및 슬롯판(11)이 함께 활주한다. 이리하여 기판은 상기 플라즈마에 의하여 균일하게 처리될 수 있다.

제4 실시예

도12를 참조하면, 제4 실시예는 샤워판 역할을 하는 유전체판(16)에 가스 채널을 가지는 점이 제1 실시예와 다르다.

샤워판(16)은 마이크로파 유입창(4)과 접촉하도록 유전체판 고정 부재(18)에 의해 고정된다. Al₂O₃등과 같은 유전체로 형성된 샤워판(16)은 처리 가스를 방출하기 위한 다수의 가스 방출 출구(16a)를 포함한다. 상기 다수의 가스 방출 출구(16a)는 상부 챔버 뚜껑(1) 내에 제공된 가스 채널(1b)과 연통한다.

다른 구성 부품들은 상술한 제1실시예와 대체로 유사하다. 동일한 구성 부품들은 동일한 도면 부호로 나타내어지고 그 설명은 반복되지 않는다.

제4 실시예에 따르면, 처리 가스는 큰 면적의 기판(8)에 균일하게 공급될 수있고 그리하여 상기 기판은 플라즈마에 의하여 균일하게 처리된다. 이것은 특히 가스가 균일하게 공급될 필요가 있는 CVD(화학 기상 증착) 공정에 유리하다.

상술된 바와 같이, 제4 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마에 의하여 기판을 균일하게 처리하는데 사용될 수 있다.

비록 에칭 장치에 적용되는 플라즈마 처리 장치가 상기에 기술되었기는 하지만, 상기 플라즈마 처리 장치는 그것에 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 플라즈마 처리 장치는 당연히 CVD 장치에 적용가능하다.

지금까지 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 플라즈마 처리 장치는 상기 공진 유닛 및 슬롯판을 둘다 함께 활주하도록 함으로써 균일한 플라즈마 처리를 실행할 수 있다.

또한, 플라즈마의 상태에 따라 공급될 마이크로파의 파워 뿐만 아니라 상기 공진 유닛의 활주 속도가 조절되어 더욱 균일한 플라즈마 처리를 실행할 수 있게 된다.

더욱이, 플라즈마가 생성될 때 개방되는 총 슬롯 수 및 플라즈마가 유지될 때 총 슬롯 수가 서로 다르게 형성될 수 있고 그리하여 상기 플라즈마가 확실히 생성될 수 있다.

이러한 방법으로, 본 발명에 따른 상기 플라즈마 처리 장치는 플라즈마의 생성을 보장할 수 있으며 상기 플라즈마에 의하여 기판을 균일하게 처리할 수 있다.

비록 본 발명이 상세히 기술 및 예시되기는 하였으나, 그것은 단지 설명 및예시일 뿐이며 한정하는 것이 아님을 명백히 알 수 있으며 본 발명의 사상 및 범위는 첨부된 청구범위에 의하여만 한정된다.

Claims (11)

1. 플라즈마로 처리를 하기 위한 처리 챔버와,

   발진된 마이크로파를 상기 처리 챔버 내로 공급하기 위해 마이크로파를 발진시키는 공진 유닛을 가지는 마이크로파 공급 수단과,

   상기 공진 유닛 및 처리 챔버 사이에 제공되며 발진된 마이크로파를 처리 챔버로 통과시키기 위한 개구를 가지는 슬롯판과,

   상기 공진 유닛 및 슬롯판을 상기 처리 챔버에 대해 모두 함께 활주시키기 위한 활주 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 처리 챔버 내에서의 플라즈마 상태를 검출하는 플라즈마 상태 검출 수단을 더 포함하며, 상기 플라즈마 상태 검출 수단으로부터 공급된 플라즈마 상태에 대한 정보에 따라, 상기 공진 유닛이 활주 수단에 의해 활주되는 속도가 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 플라즈마 상태 검출 수단으로부터 공급된 플라즈마 상태에 대한 정보에 따라, 상기 마이크로파 공급 수단에 의해 처리 챔버 내로 공급되는 마이크로파의 강도가 조절되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 플라즈마 상태 검출 수단은 플라즈마 방사 강도를 측정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 슬롯판은 복수의 상기 개구들을 가지며, 상기 공진 유닛 및 슬롯판이 상기 활주 수단에 의해 활주되는 거리는 상기 개구들 사이의 피치보다 더 작은 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
6. 플라즈마로 처리 하기 위한 처리 챔버와,

   발진된 마이크로파를 상기 처리 챔버 내로 공급하기 위해 마이크로파를 발진시키는 공진 유닛을 가지는 마이크로파 공급 수단과,

   상기 공진 유닛과 처리 챔버 사이에 제공되며 상기 발진된 마이크로파를 상기 처리 챔버로 통과시키기 위한 복수의 제1 개구를 가지는 제1 슬롯판과,

   상기 제1 개구의 각각의 위치에 대응하여 각각의 위치들에 제공되는 복수의 제2 개구를 가지는 제2 슬롯판과,

   상기 처리 챔버 내의 플라즈마 상태에 따라 상기 제1 슬롯판에 대해 상기 제2 슬롯판을 활주시키기 위한 슬롯판 구동 수단과,

   상기 공진 유닛 및 상기 제1 슬롯판을 상기 처리 챔버에 대해 모두 함께 활주시키기 위한 활주 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 제2 개구들은 상기 제2 슬롯판이 활주하는 활주 방향으로 큰 개구 치수를 가지는 큰 치수의 개구 및 상기 활주 방향으로 작은개구 치수를 가지는 작은 치수의 개구를 포함하며,

   플라즈마가 생성될 때, 상기 제2 슬롯판은 상기 큰 치수 개구가 복수의 제1 개구들 중 임의의 하나와 중첩하는 것을 허용하고 상기 작은 치수 개구가 복수의 제1 개구들 중 어떤 것에도 중첩하지 않도록 위치되고,

   플라즈마 생성이 확인된 후, 상기 제2 슬롯판은 큰 치수 개구 및 작은 치수 개구가 상기 복수의 제1 개구들과 각각 중첩하는 것을 허용하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 처리 챔버 내의 플라즈마 상태를 검출하기 위한 플라즈마 상태 검출 수단을 더 포함하며, 상기 플라즈마 상태 검출 수단으로부터 공급된 플라즈마 상태에 대한 정보에 따라, 상기 공진 유닛이 활주 수단에 의해 활주되는 속도가 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 플라즈마 상태 검출 수단으로부터 공급된 플라즈마 상태에 대한 정보에 따라, 상기 마이크로파 공급 수단에 의해 상기 처리 챔버 내로 공급되는 마이크로파의 강도가 조절되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 플라즈마 상태 검출 수단은 플라즈마 방사 강도를 측정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
11. 제6항에 있어서, 상기 공진 유닛 및 제1 슬롯판이 상기 활주 수단에 의해 활주되는 거리는 상기 제1 개구들 사이의 피치보다 더 작은 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.